頁巖氣資源/儲量計算與評價技術規(guī)范解讀

耿龍祥，曹玉珊

(陜西延長石油 (集團)有限責任公司研究院，陜西西安 710075)

隨著我國石油天然氣勘探難度的不斷加大，油氣資源/儲量增長緩慢、地質條件優(yōu)越的儲量占比減少。國內油氣產(chǎn)量遠不能滿足我國經(jīng)濟發(fā)展和社會消費需求，對外依存度持續(xù)走高 (2014年已超過55%)，必須尋找新的油氣資源/儲量增長點。因此，加快我國頁巖氣勘探開發(fā)顯得愈發(fā)重要。

為引導我國頁巖氣科學發(fā)展，國家層面有必要制訂頁巖氣資源/儲量計算及評價技術要求或規(guī)范。但是頁巖氣儲層地質條件復雜、開發(fā)工程難度大，加上我國頁巖氣勘探開發(fā)工作起步晚、經(jīng)驗少，編制資源/儲量計算及評價技術要求或規(guī)范難度較大。為此國土資源部曾組織國內油氣專家，以我國現(xiàn)行的石油天然氣、煤層氣資源/儲量計算及評價技術為基礎，借鑒美國頁巖氣勘探開發(fā)、資源/儲量計算與評價的方法和經(jīng)驗，編制了“頁巖氣資源/儲量計算與評價技術要求”，并在此基礎上開展多層次技術交流和研討，征求多方意見和建議。如征求了國家有關部門、頁巖氣企業(yè)、相關科研單位和院校及院士專家的意見，在網(wǎng)上公開征求社會各方面的意見，前后歷時2年多，易稿十余次。2014年，全國國土資源標準化技術委員會審查通過并發(fā)布了《頁巖氣資源/儲量計算與評價技術規(guī)范 (DZ/T 0254—2014)》(以下簡稱《規(guī)范》)，該《規(guī)范》于2014年6 月1日起實施［1］。

1 《規(guī)范》的主要內容和意義

《規(guī)范》由術語和定義、頁巖氣地質儲量計算、地質儲量計算參數(shù)確定、技術可采儲量計算、經(jīng)濟評價和經(jīng)濟可采儲量計算、未發(fā)現(xiàn)原地資源量計算、儲量綜合評價及4個規(guī)范性附錄等內容組成［1］。

《規(guī)范》規(guī)定了頁巖氣資源/儲量分類分級及定義、資源/儲量計算方法、儲量評價技術要求，適用于頁巖氣資源/儲量勘查、計算、評價、開發(fā)設計及報告編寫?！兑?guī)范》的實施有利于企業(yè)采用科學實用的勘探技術手段編制勘探部署，確定合理的勘查工作量，減少投資風險，提高投資效益;有利于企業(yè)按照標準計算頁巖氣儲量，確定開發(fā)投資和產(chǎn)能規(guī)模，促進頁巖氣合理開發(fā)和利用。

《規(guī)范》的貫徹執(zhí)行，有利于頁巖氣儲量的評審、評價;有利于國家層面掌握頁巖氣資源/儲量家底，制訂頁巖氣資源/儲量管理政策、頁巖氣發(fā)展的扶持政策?！兑?guī)范》的出臺對我國頁巖氣勘探開發(fā)和資源/儲量管理具有重要意義，有助于頁巖氣產(chǎn)業(yè)科學、健康、快速發(fā)展。

2 對頁巖氣資源/儲量計算與評價的幾點認識

2.1 關于頁巖氣、頁巖層段的定義

《規(guī)范》中“頁巖氣”的定義為“賦存于富含有機質的頁巖層段中，以吸附氣、游離氣和溶解氣狀態(tài)儲藏的天然氣，主體上是自生自儲成藏的連續(xù)性氣藏;屬于非常規(guī)天然氣，可通過體積壓裂改造獲得商業(yè)氣流”。同時也對“頁巖層段”進行了定義—— “富含有機質的烴源巖系，以頁巖、泥巖和粉砂質泥巖為主，含少量砂巖、碳酸鹽巖或硅質巖等夾層。夾層中的致密砂巖氣或常規(guī)天然氣，按照天然氣儲量計算規(guī)范進行計算，若達不到單獨開采價值的，作為頁巖氣的伴生礦產(chǎn)進行綜合勘查、開采”［1］。

在起草和討論“頁巖層段”的定義時存在的主要分歧是頁巖氣儲集體中砂巖、碳酸鹽巖等夾層所占比例是否要明確限定，若要限定又如何確定具體的量化指標。在經(jīng)多層次討論后形成的主要意見是，不必定量規(guī)定頁巖層段中夾層所占比例，但應明確頁巖氣必須賦存在烴源巖層系中，烴源巖是頁巖氣的主體，即定性不定量?！兑?guī)范》中雖然未制訂夾層量化指標，但要求計算出夾層中的天然氣儲量。

從定義中可看出，頁巖氣與致密氣的區(qū)別:

(1)頁巖氣儲層主要由石英等脆性礦物、有機質及伊利石等黏土礦物組成，致密氣儲層主要為砂巖或碳酸鹽巖等，以石英、長石、碳酸鹽等脆性礦物為主要組成;

(2)頁巖氣有吸附氣，而致密氣不存在吸附氣;

(3)頁巖氣儲層都富含有機質，而致密氣儲層不含有機質［2］。

2.2 頁巖氣遵循我國現(xiàn)行的油氣儲量分類方案，資源/儲量序列與勘探開發(fā)程度相對應

頁巖氣儲集體地質特征有別于常規(guī)的砂巖、碳酸鹽巖，頁巖氣成藏和開采與常規(guī)天然氣亦有所不同，屬非常規(guī)天然氣。為更好地推動頁巖氣發(fā)展，我國引進市場競爭機制，將頁巖氣列為獨立的新礦種。但頁巖氣本質上屬天然氣范疇，頁巖氣勘探開發(fā)方法和常規(guī)油氣基本類似，因此把頁巖氣納入我國現(xiàn)行的油氣儲量分類方案符合勘探開發(fā)實際，且實現(xiàn)了不同礦種間規(guī)范或標準的銜接，有利于頁巖氣的資源/儲量管理。

《規(guī)范》中明確要求將頁巖氣勘探開發(fā)分為4個階段:勘探階段、評價階段、先導試驗階段、產(chǎn)能建設和生產(chǎn)階段。資源/儲量序列分為原地資源量、地質儲量。其中又將地質儲量按投入勘探開發(fā)實物工作量多少、地質研究認識程度進一步劃分為預測、控制、探明3級，資源/儲量序列與勘探開發(fā)程度相對應。要求從頁巖氣田發(fā)現(xiàn)直至廢棄的勘探開發(fā)各個階段應依據(jù)地質、工程資料和技術經(jīng)濟條件的變化，分階段適時進行儲量計算、復算、核算、結算和動態(tài)更新。

2.3 頁巖氣儲集體的特殊性決定了頁巖氣地質儲量計算的復雜性

根據(jù)形成環(huán)境可將富有機質頁巖劃分為3類:海相、海陸過渡相及陸相。雖然頁巖氣含量隨沉積相不同有所差異，但頁巖氣儲集機理和成藏特征基本一致［3～6］。

從宏觀上看，頁巖氣儲集體由巖石骨架和孔隙流體兩部分組成。其中巖石骨架主要由頁巖—泥巖、碳酸鹽巖或硅質巖或泥質砂巖、固體有機質、束縛水等組成;孔隙流體主要由烴類氣體(包括吸附氣、游離氣、溶解氣)、烴類液體 (原油)、自由水等組成［7～12］。頁巖氣儲集體體積模型見圖1。

圖1 頁巖氣儲集體體積模型圖Fig.1 Shale gas reservoir volume model

頁巖氣既具有常規(guī)砂巖的游離氣特征，又具有煤層氣的吸附氣特征，頁巖氣地質儲量難以采用現(xiàn)有的某一種方法計算得出。由頁巖氣儲集體體積模型可分別計算出吸附氣、游離氣、溶解氣及原油的地質儲量，3種狀態(tài)的氣體之和即為頁巖氣地質儲量。其中吸附氣可采用體積法 (與煤層氣類同)計算，游離氣、溶解氣和原油可采用容積法 (與常規(guī)油氣類同)計算 (圖2)。

頁巖氣儲集體為極低孔、超低滲，儲量計算公式中的一些關鍵參數(shù)在現(xiàn)階段難以用化驗分析等方法準確求出，增加了準確計算頁巖氣地質儲量的難度。目前可分析測試出頁巖巖心樣品的總含氣量 (游離氣、吸附氣及溶解氣)，采用體積法計算頁巖氣地質儲量 (圖2)。

頁巖氣藏中一般存在少量原油及溶解氣，由于其量很少，通常可忽略不計，因此計算的地質儲量主要是吸附氣和游離氣的儲量。

值得注意的是，頁巖總含氣量的求取至關重要，除了準確可靠的分析化驗結果外，所取樣品在平面、縱向分布要合理，樣品數(shù)量應達到一定豐度，從而搞清頁巖氣藏含氣量的分布規(guī)律，滿足地質儲量計算精度的要求。

圖2 頁巖氣地質儲量構成框圖Fig.2 Shale gas geological reserves composition

2.4 我國頁巖氣勘探開發(fā)現(xiàn)狀決定了儲量計算方法有別于美國

在美國，油氣儲量計算重視技術可采儲量，尤其是經(jīng)濟可采儲量，常用方法為產(chǎn)量遞減法。美國頁巖氣產(chǎn)業(yè)規(guī)模較大，頁巖氣產(chǎn)量在天然氣產(chǎn)量中所占比例超過了30%，頁巖氣開發(fā)動態(tài)數(shù)據(jù)較多，因此采用產(chǎn)量遞減法計算儲量可行性較高。

我國現(xiàn)行儲量計算體系中是地質儲量、技術可采儲量和經(jīng)濟可采儲量并重。考慮到我國頁巖氣勘探開發(fā)處于起步階段，基本還未形成大規(guī)模開發(fā)的頁巖氣田，儲量計算采用靜態(tài)法計算?！兑?guī)范》中提供了靜態(tài)法和動態(tài)法兩類計算頁巖氣儲量的方法，實際計算中根據(jù)勘探開發(fā)狀況選取相應的計算方法。

2.5 關于頁巖氣儲量起算標準

頁巖氣儲量起算標準是在我國勘探開發(fā)實踐基礎上，借鑒美國頁巖氣開發(fā)的經(jīng)驗，從6個方面做了具體規(guī)定，分別是單井 (包括水平井)產(chǎn)量下限、含氣量下限、總有機碳含量下限、鏡質組反射率下限、頁巖中脆性礦物含量下限、各級地質儲量勘查程度和認識程度［1］。

目前我國油氣儲量管理體系中，國家層面評審備案的儲量只是探明儲量，控制儲量和預測儲量由各油公司自行管理。對于探明儲量而言，《規(guī)范》中頁巖氣儲量起算標準是最低限度要求，各油公司對控制儲量和預測儲量參照此標準執(zhí)行。制訂儲量起算標準的主要目的是強調頁巖氣的可采條件和經(jīng)濟條件，避免計算的儲量產(chǎn)生大的誤差。如脆性礦物含量下限標準等就體現(xiàn)了頁巖氣的可采條件［13］，頁巖氣單井產(chǎn)量下限標準等就體現(xiàn)了頁巖氣開采的經(jīng)濟條件。

《規(guī)范》中單井產(chǎn)量下限規(guī)定單井6個月的平均產(chǎn)氣量應達到起算標準。這是考慮到美國典型單井產(chǎn)量為第一年內初期產(chǎn)量高，一旦遞減則產(chǎn)量下降速度快，當降至產(chǎn)量峰值的35%～25%后，產(chǎn)量下降速度明顯趨緩［14］。從這點看，單井6個月平均產(chǎn)氣量是較短的試采時間，現(xiàn)階段暫定6個月試采時間具有合理性。

2.6 對計算儲量的開發(fā)區(qū)塊要進行經(jīng)濟評價，并計算頁巖氣藏經(jīng)濟可采儲量

我國現(xiàn)行探明儲量和控制儲量管理體系中，不但要求計算地質儲量、技術可采儲量，而且也要求計算經(jīng)濟可采儲量 (預測儲量和資源量不要求計算經(jīng)濟可采儲量)。這就要求頁巖氣勘探開發(fā)不僅要查清頁巖氣的賦存條件、有效儲層、品位、開采條件，而且還要進行可行性經(jīng)濟評價，確定頁巖氣藏開發(fā)的經(jīng)濟意義。

同時《規(guī)范》也允許企業(yè)根據(jù)本地區(qū)的天然氣價格和成本等測算求得只回收開發(fā)井投資的試采6個月的單井氣產(chǎn)量下限。也可根據(jù)本地區(qū)平均的操作費和氣價求得平均井深的試采6個月的單井平均產(chǎn)氣量下限，再根據(jù)實際井深求得不同井深的單井平均產(chǎn)氣量下限。因此，可根據(jù)本地區(qū)情況確定滿足單井開采的最低經(jīng)濟條件，即單井最低日產(chǎn)氣量下限。

考慮到我國頁巖氣勘探開發(fā)處于探索和試驗階段，加之地質情況復雜、開采技術相對美國不夠成熟，初期勘探開發(fā)成本較高等情況，《規(guī)范》允許企業(yè)對頁巖氣藏開發(fā)制訂內部收益率指標。當經(jīng)濟評價結果凈現(xiàn)值不小于零，內部收益率達到企業(yè)規(guī)定收益率，即可進行經(jīng)濟可采儲量計算。這較為客觀地反映了現(xiàn)階段頁巖氣勘探開發(fā)難度大的現(xiàn)狀，允許企業(yè)制訂內部收益率有利于頁巖氣勘探開發(fā)的長遠發(fā)展。

3 結 語

(1)我國油氣資源/儲量分類、計算已基本與國際接軌，重視經(jīng)濟可采儲量的計算。但我國也繼承了傳統(tǒng)的儲量分類方法，油氣資源/儲量包含了資源量、地質儲量、技術可采儲量、經(jīng)濟可采儲量。將頁巖氣納入已有的油氣儲量分類方案，有利于頁巖氣的勘探開發(fā)和管理。

(2)一般可采用兩種方法計算頁巖氣地質儲量:一是分別計算吸附氣、游離氣后相加求得地質儲量;二是根據(jù)頁巖總含氣量測試分析，再結合其他參數(shù)計算地質儲量。采用何種計算方法主要是依據(jù)分析化驗測試技術和測試分析結果的可靠程度而定。如有條件也可采用兩種方法分別計算，對兩種方法分析評價后再確定合理的地質儲量結果。

(3)我國頁巖氣勘探開發(fā)目前還處于起步階段，基本沒有大規(guī)模開采的頁巖氣藏，因此難以采用動態(tài)方法準確計算技術可采儲量及經(jīng)濟可采儲量。在經(jīng)濟評價中，企業(yè)可以根據(jù)本地區(qū)情況制訂內部收益率指標。

(4)增加并完善針對頁巖氣儲集體性質的分析化驗及測試項目，研發(fā)提高分析測試精度的先進設備，制訂我國頁巖氣儲集體的分析化驗等技術規(guī)范和標準，對提高頁巖氣資源/儲量計算精度十分重要。

(5)《規(guī)范》只是在現(xiàn)階段頁巖氣地質理論和認識的基礎上作出的原則性規(guī)定，尤其是探明儲量計算，對頁巖氣勘查和研究提出的僅是最低限度要求。在實際工作中，要根據(jù)客觀地質規(guī)律、因地制宜、實事求是地執(zhí)行，使頁巖氣勘探開發(fā)工作更加科學、高效。

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